随着集成电路高度集成化及深亚微米技术的迅速发展，为了确保数字电路的正确性，不仅需要验证其逻辑功能是否正确，更需要验证其时序特性。在这种环境下，测试功耗、测试数据量和覆盖率的问题变得更加严重。针对这三个方面的问题，本文提出了有效的解决方案，降低时延故障测试的成本，提高测试质量。论文工作包括：(1)在功耗方面，主要有基于DFT的方法和基于X位填充的方法。基于DFT的方法主要有多周期测试和分块测试两种方法。在时延故障测试中，这些方法因其固有的限制，无法在既不影响测试成本又能保住测试质量的前提下降低功耗。多周期测试方法可以降低电路的测试功耗，但是它可能引起捕获冲突，造成一部分故障不可测，从而需要更多的测试向量来保证覆盖率。本文提出基于整数线性规划的优化方法来实现多周期捕获冲突最小化，保证在几乎不增加数据量的前提下降低功耗。分块测试方法通过在一个周期内只测试一部分电路实现低功耗，其弊端是不能覆盖所有故障，需要额外测试耦合部分以保证覆盖率。本文提出最小化耦合部分的方法，实现了无覆盖率损失的低功耗测试方案。相对于DFT方法，基于X位填充的方法成本低，但是它不能直接应用在线性数据压缩的测试环境中，因为X位填充不仅要实现低功耗，而且要满足向量可以被压缩。本文通过分析线性解码器的结构和原理，将向量可压缩的约束条件转换为虚拟电路，成为电路的一部分，将问题转换为传统X位填充问题，从而可以利用以往的低功耗方法来降低测试功耗。(2)在测试数据方面，时延故障测试比功能测试需要更多的测试数据量。测试数据量不仅包括测试激励还包括测试响应，很多方法只关注两个问题中的一个。本文分析电路的拓扑结构和时延故障的特征，提出了基于广播的测试激励压缩方法和基于异或门网络的测试响应压缩器，极大程度地降低了测试数据量。(3)在覆盖率方面，时延故障的测试方法中，宽边延迟测试应用最为广泛，但是它的覆盖率最低。本文对宽边测试的ATPG过程进行分析，找到了覆盖率低的本质原因，提出了新的冲突度量标准用来解决触发器的选择和分配问题，打破了宽边测试的功能依赖，覆盖率可以提高到增强扫描测试方法的水平。